Question

某工厂设计了两种淋浴器。一种是淋浴时电流直接对流动的水加热；另一种是备有水箱待箱中的水加热至合适的温度后再供淋浴。按一般淋浴要求：淋浴器用水的流量约为10L/min，合适的水温约50℃，用水时间约为5min，加热前的水温按20℃考虑。一般家庭供电电路允许的最大电流为20A。请根据以上情况和要求完成：
（1）按淋浴器用水的流量为10L/min，每分钟用水多少kg？
（2）电加热的效率为70%，他一次淋浴约消耗多少电能？
（3）通过具体的计算，结合数据分析论证哪一种淋浴器不适合一般家庭选用？

Answer 1

解：
（1）淋浴器每分钟用水体积为V
V=10L/min×1min=10L=10^-2ｍ³　　　　                                   
ｍ=ρV =1×10³ kg/ｍ³×10^-2ｍ³=10kg　　                                
（2）Ｗ=Ｑ/η =Cｍ'Δｔ/η　　　　　　                               
=4.2×10³（Ｊ/(kg.℃)）×10kg/min×5min×（50℃-20℃）/0.7 =9×10⁶Ｊ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）若选用电流直接加热按一次淋浴消耗电能约1.8×10⁶J，而每次淋浴时间5min，则电路提供的电功率为： P=W/ｔ=9×10⁶Ｊ/5×60s=30000W=30KW　　　　　　　　　　　　　　
一般家庭不可能达到30KW电功率,所以电流直接加热型电热淋浴器不适合。